一种输入限幅pi控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业控制中使用PI控制的领域，特别涉及一种输入限幅PI控制方法。
【背景技术】
[0002] 在工业控制领域，由于PI控制器结构简单，容易实现并且具有较强的鲁棒性，因 此被广泛采用。PI控制器的比例系数与积分系数的选择影响着PI控制器的性能，通过调整 PI控制器的比例系数和积分系数可以改变被控对象的输出响应。但是由于PI控制器的结 构简单，其控制性能并不完美。传统的PI控制器通常会产生一定的超调量，过大的超调量 在某些场合下会对设备造成严重的损害，因此在保持PI控制器响应速度的前提下减少PI 控制器的超调量成为研宄的热点。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种输入限幅PI控制方法，所述控 制方法通过对PI控制器的输入进行限幅，可以在不增加 PI控制器响应速度的基础上有效 减少被控对象实际输出Ytjut (t)的超调量。
[0004] 本发明通过如下方案实现上述目标。
[0005] 一种输入限幅PI控制方法，其包括如下步骤：第一步，粗略确定PI控制器表达式
【主权项】
1. 一种输入限幅PI控制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，粗略确定PI控制器 表达式〃⑴=〇·</)+/〇 P⑴A中的比例系数κρ、积分系数K1;第二步，当被控对象的期望 输出值aMf与实际输出y wt(t)之差e(t)大于设定的正限幅值emax时，控制PI控制器的输 入等于正限幅值emax，当被控对象的期望输出值aMf与实际输出ywt(t)之差e(t)小于负限 幅值_e max时，控制PI控制器的输入等于负限幅值-e _，当被控对象的期望输出值aMf与实 际输出Ytjut (t)之差e(t)的绝对值小于等于正限幅值emax时，控制PI控制器的输入等于被 控对象的期望输出值a Mf与实际输出ywt(t)之差e(t);第三步，每次同时按照比例增大PI 控制器表达式》(/) = &/(/) +《〇/姑中的比例系数Kp、积分系数!^ 10%直到被控对象输 出曲线的超调量S与调节时间tmax均满足设定的要求为止。
2. 根据权利要求1所述的一种输入限幅PI控制方法，其特征在于，所述粗略确定PI控 制器表达式》⑴= /〇,KO + /⑴汾中的比例系数Kp、积分系数&是指：将PI控制器的输 出量u(t)作为被控对象的输入，被控对象的期望输出值aMf与实际输出ywt(t)之差e(t) 作为PI控制器的输入，保持PI控制器的积分系数1为0且按照步长1逐渐增大PI控制 器的比例系数Kp，当比例系数为K pfinal时，被控对象的输出y _⑴在设定的调节时间tmax 内达到期望输出值aMf的± 5 %范围内并且保持稳定，则确定PI控制器的比例系数K p = 〇. SKpfinal，然后保持比例系数Kp= 0. 8K PfinalF变且按照步长1逐渐增大PI控制器的积分 系数&直到在设定的调节时间t _以后稳态误差得以消除，期望输出值a 为正常数。
3. 根据权利要求1所述的一种输入限幅PI控制方法，其特征在于，所述正限幅值e _ 小于期望输出值aMf的五分之一。
4. 根据权利要求1所述的一种输入限幅PI控制方法，其特征在于，所述超调量是被控 对象实际输出的最大值与实际输出的最终值之差与实际输出最终值之比的百分数。
5. 根据权利要求1所述的一种输入限幅PI控制方法，其特征在于，所述调节时间是被 控对象实际输出达到并保持在实际输出最终值±5%内所需的最短时间。
6. 根据权利要求1所述的一种输入限幅PI控制方法，其特征在于，所述稳态误差是被 控对象的期望输出值与最终输出值之差。
【专利摘要】本发明提出了一种输入限幅PI控制方法。所述控制方法对PI控制器的输入进行限幅，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)大于设定的正限幅值emax时，控制PI控制器的输入等于正限幅值emax，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)小于负限幅值-emax时，控制PI控制器的输入等于负限幅值-emax，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)的绝对值小于等于正限幅值emax时，控制PI控制器的输入等于被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)，通过对PI调节器的输入进行限幅，可以有效减少被控对象的实际输出yout(t)的超调量。
【IPC分类】G05B13-04
【公开号】CN104730925
【申请号】CN201510113102
【发明人】康龙云, 冯自成, 李臻
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月15日